智慧铁路创新先行方案

铁路行业信息化建设特点1.重要性——信息系统直接关系到铁路的运输生产和安全，甚至影响到国家经济建设2.统一性——铁路运输组织集中统一的特性，对信息资源的整合和优化提出非常大的要求3.专业性——铁路信息系统应用的要求和实际业务的要求之间的耦合度是非常高的，需要不管是硬件还是软件高度配合才能够达到4.复杂性——铁路信息系统的范围广、工种多、变化快，不断推进的铁路体制改革和生产力布局调整对信息系统的敏捷性、可靠性依赖程度越来越高重要性重要性统一性专业性复杂性某铁路局基础环境情况及面临的业务压力小型机系统平台运行核心应用、数据库·硬件采用IBMPower6、Power7、Power8,共几十台X86服务器运行内部应用、中间件·财务系统、信息集成平台系统、人事系统、办公系统、测试系统、托管系统等·投资较大，每个系统都要购买服务器、存储、网络等硬件设备以及相关软件，其次，大量既有信息设备的更新，也是一笔很大的投资。·信息设备数量越来越多，机房设施不堪重负。分项目、分系统建设造成一个系统一套独立设备，设备随着应用系统的增多逐年增加。·计算资源利用率低下，分系统建设的项目，从保证系统安全性出发，都配置了双机系统，每台主机只能独立承担该项应用，这样就造成在正常情况下主机的利用率只有40%左右，造成了较大的资源浪费。·多年形成的多套铁路运输信息系统的信息网(铁路运输调度指挥系统(TDCS)、运输管理信息系统(TIMS)、铁路客票发售和预定系统(PMIS)等形成信息采集及监控的大量数据，使传统的IT离散式布局造成低利用率，管理难度大、资源浪费。·设备更新、迁移时难以保证业务的连续性，设备更新、迁移都需要很长时间的准备，即便是在准备工作很充分的前提下，也仍然需要停机维护，无法保证应用系统的连续使用，给依赖信息系统的运输生产造成了较大的影响。因此，对既有资源的整合和云数据中心的转型成为重要的IT管理突破口!政策与技术“双轮驱动”,中国即将迎来“智慧铁路”时代《中国铁路总公司科技创新规划《中国铁路总公司科技创新规划(2018-2020年)》:通过持续技术创新，推动铁路现代化、智能化水平大幅提高，促进我国铁路向智能化自动化svralahtAnea11efine云计算AiTHINGS以“安全、效率、体验”为基础，智慧铁路将成行业趋势安安全：自动感知与智能应急是“目标”实现调度的现场可视、数据可视、流程可视基础设施状态监测预测性维护，提升运输组织效率体体验：移动互联与定位是“刚需”Acrosstheglobe,mobiletechnologyistransforming天然的移动需求客Wifi服务云计算大数据物联网视频云智慧铁路愿景：实现铁路安全、运输、服务的智能化智慧呈现辅助决策智慧业务使能平台智慧感知泛在联接指标监控态势预测智能安全监控铁路应急指挥平台铁路视频分析平台铁路视频分析平台智能发货智能仓储智能物流园M智能调度预测性维护智能运输组织铁路业务使能平台铁路云数据中心资源池智能周界防护智能物联客户画像智能预测智能客货服务铁路大数据分析平台铁路物联网平台铁路物联网平台智能出行方案：通过“一云二网三平台”,联合生态伙伴实现“四智能”三平台三平台铁路统一云资源池视频监控视频监控视频监控视频监控n11智能运维：通过物联网监测基础设施、设备，实现预测性维护API管理和开放运营安全连接管理连接管理状态管理告警管理预测性维护生命周期管理桥隧、接触网等基础设施监控作业规范与安全桥隧、接触网等基础设施监控作业规范与安全线路智能监控：立体、可视、全天候掌握铁路线路状态路局路局工务铁路公安应用服务器视频管理平台媒体服务器GIS服务器车站工务车站接入点区间铁路公安云存储应用服务器视频管理平台视频分析服务器监控中心红外筒机声光报警器路基段红外筒机声光报警器隧道口救援通道桥梁工务巡检路基段变电所设备机房隧道口咽喉区救援通道轨旁EN0121-4,IP66,联动声光报警器>3报警联动短信和APP,及时推送报警位置、4云存储保障录像高可靠，内嵌视频质量诊断模块周期性巡检>在综合视频监控系统上实现可视化智能周避行车安全风险，减少停车、降级事故控车站智能监控：对安全威胁主动监测、及时预警、预案联动站台(越线预警、入侵轨道报警)②2条纹干扰、清晰度、遮挡等9种质量诊断，>视频智能分析实现被动查看到主动预防>视频质量诊断代替人工巡检，云存储内嵌质售票厅(声音监测、遗留物监测)站台两端(人员徘徊监测)候车厅(全景拼接、客流密度预警)2012年04月06日星视频条纹干扰检测但万财务清晰度检测遮挡检测智能决策：大数据实时分析，实现智能行车、运力资源调度大数据业务统一管理WAN/铁路云数据中心大数据含调度辅助决策调度辅助决策量量运输计划自动化_=3222:三B二B服务器存储资源池运力资源智能服务器存储资源池运力资源智能智能作业：多业务一网承载，实现远程多媒体智能作业协同接入侧接入侧全场景传输侧基站网络机房o50M基站三838333货检作业系统列检作业系统面积站场一站全覆盖，减少布线带宽，适应园区低时延集群调度与数据、语音、视频移动作业业务语音并发；某铁路局数据中心优化建设的三个主要阶段第一个阶段：计算资源和存储资源的虚拟化整合·改变原有的资源会散部署模式，通过资源整合，虚拟化技术引进，主要实现计算资源的虚拟化资源建设(PowerVM和Vmware),并结合IBMGPFS软件实现核务系统的数据集群、业务系统集群以及服务器本地、存储本地高可用性保护的建设。第二个阶段：计算资源虚拟化池和存储资源虚拟化池的管理平台建设和优化·在原有的基础上，对计算资源池的管理手段进行统一的整合，通过PowerVC实现Power和X86平台虚拟化资源池的统一管理，并对X86服务器资源池进行存储资源VVOL管理方式的优化改造；特别是搭建了存储资源池(通过SVC实现),实现了存储资源的统一虚拟化资源池管理，并通过SVC和GPFS结合实现了块存储和文件存储的融合架构，大大优化和提升了存储管理效率，业务的高可用保护机制也获得了更大的提升，并为后续双活中心的建设奠定了基础。第三阶段：双活数据中心的建设·随着新数据中心的建设完毕，完成从旧中心到新中心的数据迁移工作，在加强本地中心高可用资源的前提下，同时实现双活数据中心的建设。某铁路局原有设备都位于一个数据中心，实现了Power服务器和X86服务器的虚拟计算池的建设，并实现了核心数据的集群建设XIV-1XIV-2XIV55TBUsage*255TBDataBackup数据库应用平台--“3+2”的GPFS集群模式应用系统--虚拟化集群第一阶段—核心服务器和存储整合实施方案HMCSystemTPCNIMServerTCServerHMCSystemTPCX86X86服务器资源池利用利用VMWare实现×86服务器虚拟化；第一阶段—实施完毕后系统架构总结64CPUDLpar(调B80FCSwitch*2IBMHEStoragevirtualizationXIV55TBUsage*2GPFS存储集群节点TS7650*1XIV-1Backup分分近线磁盘列近线磁盘列,虚拟带库整体利用率极大提升架构简化，易管理核心数据库集群模式提升了数据库的可用性数据的高可用确保系统高可用实现了良好的线性扩展能力第二阶段—实现虚拟化统一管理务器都实现了虚拟化的管理，同时存储通过集中化的整合，实现了资源的集中管理，整体上相对原有的“烟筒”式孤岛架构进行很大优化。架构还是面临如下一些问题需要进行优化提>Power和X86虚拟化资源池还需要一个统一管理平台实现高效率管理>面对云的存储整合资源池没有建立起来新数据中心建立之后的两个数据中心定位>块存储和文件存储的融合平台建设>需要加强非结构化数据的生命周期管理>存储的统一管理平台，特别是容量和性能管理实现存储虚拟化数据库单机架构数据库集群架构Web服务器池VM4VM4结构化数据应用集群架构数据库HA架构应用服务器池统一虚拟存储池文件存储for非结构化数据应用HA架构中间件集群架构数据库服务器池数据服务第二阶段一计算资源+存储资源计算云：通过互联网或内部网提供给云用户的是一个可扩展的弹性的服务器(物理或虚拟),服务器对用户是透明的。云管理员App1App2App3APp4存储云：通过互联网或内部网提供给云用户的是一个可扩展的弹性的存储或数据服务，物理存储设备对用户是透明的。Appa云管理员访问服务关键组件■硬件：Power服务器+SVC(可选)■适合开发测试、准生产环境、生产环境方案二实现异构私有云PowerLinux,x86)+SVC(可选)■实现快速供给、快速部署■支持异构虚拟化管理平台■适合开发测试、准生产环境、生产环境管理简单方案三特点特点-License按CPU颗数卖，昂贵难方案四开源开源openstack的虚拟化管理平台实现异构私有云实现异构私有云■软件：开源OpenStack云管平台(Power,PowerLinux,x86)+支持OpenStack的各类存储特点特点开发周期较长，落地时间久·OpenStack更新迭代较快，升级频繁第二阶段一利用PowerVC建立统一的IBMPower云化管理云服务管理PowerVCServiceManagementEndtoEndManagement高级虚拟化管理平台管理HMCDS8KXIVVNXVSPMore...第二阶段一优化后的块存储和文件存储融合平台服务器资源池PowerVC+VC块存储应用应用1应用2文件存储应用块应用数据库应用块+文件存储块存储服务区GPFS节点文件存储服务区统一文件命名空间扩展GPFS节点IP网络存储资源池SVC+GPFS闪存存XIV高可用未来扩展存储设备文件系统虚拟化服务器池VDIVMVM网盘VDI备份服务Spectrum管理SVCSVC+GPFS融合统一存储GPFS存储交换机7篮端罐自盖存储交换机LAN-Free存储资源池未来待建闪存存储FCTier1:高性能资源池XIVXIV利旧Tier2/Tier3:大容量资源池物理带库LTFS管理Tier4:备份系统资源池CUoDPowerVMPowerVMvmware存储资源池V7000V7000XIVSVC第三阶段一同城双活数据中心建设思路网络双活将同一个网络扩展到多个数据中心，并且实网络双活将同一个网络扩展到多个数据中心，并且实现服务器和应用的虚拟化数据中心互联技术：随着高可用远程集群技术以及虚拟机迁移技术在数据中心容灾以及计算资源调配方面的广泛应用，在数据中心间需要大二层网络连接。存储双活是一种独特的存储技术，使信息能在数据存储双活是一种独特的存储技术，使信息能在数据中心内部以及数据中心之间共享、存取或移动，从而将各种不同的存储系统联合成为单一资源。它允许位于地理上分离站点的存储系统同时进行数据存取，对客户透明，且保证了数据的可靠性和可用性。同城双活用户所有的业务系统同时在同城的两个数据中心运行，同时为用户提供服务，当某个数据中心的应用系统出现问题时，有另一个数据中心的应用来持续的提供服务。好处是服务能力是双倍的，且对用户来说不可感知。数据库双活指两个数据库系统可以在相隔比较远的情况下同时运行数据库双活指两个数据库系统可以在相隔比较远的情况下同时运行、支持相同的应用负载，并且在一方出现故障时能够迅速切换到另一方(分钟级),保证业务高可用性。应用双活应用双活在应用处理层面上实现了完全冗余，交易通过负载均衡自动路由到不同的应用服务器，但是，数据库层面上还是依赖在某一个数据库。第三阶段一双活中心整体架构第三阶段一双活中心整体架构口两个双活数据中心各部署4口两个双活数据中心各部署4个SVC节点，共8个SVC节点组成集群，通过SVC实现两个数据中心的存储双群实现数据库层面和应用层面的分中心运行，并互为备份，负载均衡IO运行；口本地中心通过SVCVMD实现两个存储的高可用，屏蔽本地中心存储的单点故障；口重要数据保存四份，每个中心各两份，屏蔽了本地设备单点故障，数据中心单点故障P780H1_F96BVDMH1XIV_1业务系统EthernetEthernet文P780重五注重五注YM虚拟机&RACVM旗拟机&RACsVC2_B80AH12_B80BQuroumSVCHyperswapVDMH1_XIV_2H2_XIV_1H2_XIV_2实践一：联合鼎兴达，实现铁路智能化运维可视化呈现统计分析专家库接触网安全监测集中数据库□铁路物联网窄带-IoT模组窄带-IoT窄带-IoT模组●铁路沿线人工巡检效率低(接触网/桥隧/钢轨.…)●传感器检测数据回传难，需要安全、可靠、低功耗的方案●共亨物联网络：一张elte-IoT网络接入工务、供电、电务等物联连接，回传安全可靠●统一可视运维平台：实现轨旁沿线工电运维统一，基础设施状态可视化●状态修，智慧运维：根据设备设施的状态以及基于大数据的预测分析，实现预测性维护接触网线夹温度监测坠坨高度监测●减少人工巡检，提高维护效率●作业轨迹安全可视，工具器具无遗漏●为线路智能化提供基础数据实践二：助力铁科院构建全路动车组健康管理大数据中心客户需求客户需求·数据实时性要求高，铁路机务站对数据越来越依赖；·传统数据库已经不能负担海量实时数据存储与分析。·FusionInsight大数据平台组件按照业务需求分开部署，技术上松耦合，分别达到最佳部署形态；·大数据平台提供的内存数据库，能够保证数据毫秒级别存储与查询性能；·根据业务需求，将采集数据转换为结构化数据，存储到分布式数据库中，存储分析的性能达到最优；·高铁的运行状态实时显示延迟在30秒内，高铁设备故障实时报警延迟在30秒内，保证了高铁的运行安全，提升业务运营效率；·对设备能够精准分析，提前对设备状态进行预测性维修，对研发部门对设备改进提供数据依据。实践三：视频监控“云+AI”